ELF文件的格式和加载过程

Posted 2020-09-19 zzfx

http://blog.csdn.net/lingfong_cool/article/details/7832896

（一） ELF 文件的格式

      ELF 文件类型 (1) 可重定位文件（ .o 目标文件） : 用于链接创建可执行文件或 so 文件

                            (2) 可执行文件                     : 用于执行

                            (3)so( 共享对象 ) 文件            : 用于链接

      

       注 :   一个 Program Header 对应一个 Segment

            一个 Section Header 对应一个 Section

              Segment 由 Section 构成

 

Segment 类型 :#define PT_NULL         0                   unused

#define PT_LOAD         1                   可加载段 ( 代码节和数据节 )

#define PT_DYNAMIC 2                   动态链接段 ( 动态链接信息 )

#define PT_INTERP       3                   解释器段 ( 动态链接器路径 )

#define PT_NOTE         4                   auxiliary information

#define PT_SHLIB 5                          reserved - purpose undefined

#define PT_PHDR         6                   program header

#define PT_NUM          7                   Number of segment types

#define PT_LOOS         0x60000000    reserved range for OS

#define PT_Hios          0x6fffffff              specific segment types

#define PT_LOPROC    0x70000000    reserved range for processor

#define PT_HIPROC     0x7fffffff              specific segment types

 

Section 类型 :   #define ELF_BSS           ".bss"             uninitialized data

#define ELF_DATA          ".data "           数据节 initialized data

#define ELF_DEBUG        ".debug"         debug

#define ELF_DYNAMIC     ".dynamic "  动态链接节 dynamic linking information

#define ELF_DYNSTR ".dynstr"         dynamic string table

#define ELF_DYNSYM        ".dynsym"      dynamic symbol table

#define ELF_FINI             ".fini"             termination code

#define ELF_GOT          ".got"             global offset table

#define ELF_HASH         ".hash"           symbol hash table

#define ELF_INIT          ".init"             initialization code

#define ELF_REL_DATA     ".rel.data"       relocation data

#define ELF_REL_FINI    ".rel.fini"         relocation termination code

#define ELF_REL_INIT    ".rel.init"         relocation initialization code

#define ELF_REL_DYN      ".rel.dyn"        relocaltion dynamic link info

#define ELF_REL_RODATA  ".rel.rodata"    relocation read-only data

#define ELF_REL_TEXT   ".rel.text"        relocation code

#define ELF_RODATA     ".rodata"         read-only data

#define ELF_SHSTRTAB   ".shstrtab"       section header string table

#define ELF_STRTAB       ".strtab"          string table

#define ELF_SYMTAB       ".symtab"              symbol table

#define ELF_TEXT         ".text "            代码节 code

 

 

 

 

 

（二） ELF 文件的加载过程

源文件 Trunk/System/ElfLoader/dll/elfloader.c

LoadElfExec() 函数

 

加载的具体过程

1. 打开文件 open_library(char* filename)

       系统调用 open(): 创建 File 结构体 , 放入进程打开文件表 , 返回 ( 打开文件表 ) 下标

2. 读出文件头和程序头表 IsElfFormat(FILE)

       读出 ELF 文件头 ( 同时读出了程序头表 Program Header Table), 判断 ELF 格式根据文件头中的e_ident 来比较判断 .

3. 加载文件 load_library(char * filename,int fd)

       (1) 计算所有 segment 占用内存大小 get_lib_extents()

通过遍历程序头表 (Program Header Table), 算出所有 segment 将占用的内存大小extents_size

(2) 分配内存 alloc_mem_region(extents_size)

       匿名映射一块非共享的私有内存 ( 不涉及文件 )

(3) 分配 soinfo 结构体 alloc_info(char *filename)

       从全局静态 soinfo 结构体数组中分配 soinfo 结构体 ( 描述整个 ELF 文件 )

(4) 加载 segment

load_segment(int fd,void* header,soinfo*si)

(1) 可加载段 (PT_LOAD): 映射到内存

mmap(void * start,size_t len, int prot,int flags,int fd,off_t offsize)

把 ELF 文件 offsize 处的 segment 映射到已分配内存的 start 处

              (2) 动态链接段

                     由动态链接节设置 soinfo 中的动态链接信息

       (5) 设置 soinfo 结构体

4. 加载依赖的动态链接库

 

5.重定位（自身符号）

   重定位表项:   Elf32_Addr     r_offset   (重定位)内存地址(offset of relocation)

                            Elf32_Word    r_info      符号表下标和类型(symbol table index and type)

      

   符号表项:      Elf32_Word    st_name  符号名(name - index into string table)

                            Elf32_Addr     st_value   符号值(symbol value)

                            Elf32_Word    st_size                 symbol size

                            unsigned char st_info                  type and binding

                            unsigned char st_other               0 - no defined meaning

                            Elf32_Half      st_shndx;                     section header index

 

       根据重定位表(表项)查符号表,得到符号内存地址,修改(重定位)内存值

 

最后得到soinfo结构体数组描述了所有加载的文件

6.如果入口地址不为零，调用入口函数